具有与显示装置隔离的光源的显示系统制造方法及图纸

高亮度显示装置，一般用在需要日光可读性的应用场合，在厚度为最大一英寸的情况下需要专门的设计方法。本发明专利技术涉及一种高强光产生装置（２０，９２０）以及相关的用于将该装置产生的光传输至一远程位置的光传输装置（３０，４２，４０）。本发明专利技术特别适用于很小厚度即一英寸以下的背光照明显示器（８０）例如液晶显示器（ＬＣＤ）。通过隔离光源（１２）和其它外围装置（与显示装置（８０）隔离，采用远程封装盒（９００））来实现很小厚度的显示器（８０）。这种显示器（８０）最适用于空间特别宝贵的高环境照明情况，例如飞机的驾驶舱中。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请要求1998年7月7日申请的名称为“平板显示系统(FlatPanel Display System)”的序列号为60/091,981的美国临时专利申请的优先权。序列号为60/091,981的美国临时专利申请的内容在此全文引入作为参考。对于许多应用，例如航空领域，存在将显示器厚度降至一英寸以下的需要。考虑到航空应用，这将有助于以新型显示器改善驾驶舱，而只需要对驾驶舱仪表盘和周围结构部件进行最少的调整。可以去除废弃的显示器并代之以仅仅固定在已有仪表盘上的新型显示器，包括与本专利技术相关的那些显示器。绝大多数的航空显示器都突出至仪表盘前不足一英寸。这种限制是由于诸多因素，例如为了防止一个显示器遮挡另一个显示器，为了避免突入战斗机和攻击机的发射舱，以及为了避免干扰机组成员使用控制装置(例如限制了操纵杆的全程运动)。为了在传统显示器中实现高亮度、高对比度和高分辨率以适应高环境照明条件，需要相当大的显示器厚度和相当高光强的光源。然而，厚显示器以及高强光源产生的大量热量不利于特定的应用场合，例如在飞机驾驶舱中的应用。由前述可知，本专利技术提供了一种显示系统，其中光源位于显示装置例如LCD及其背面光的远端。通过将灯源、驱动电路以及其它部件与显示装置隔离并且将它们置于远端，可以使空间需求得以满足而不违反对于适于飞机驾驶舱的显示系统元件的严格外壳限制。本专利技术还提供了一种含有光源和聚光组件的高光强光产生装置，和一种用于将该光束传输到远程位置例如显示装置的光传输装置。根据本专利技术的一个说明性实施例，提供了一种用于照明显示器例如平板显示器(即LCD)的系统。下面说明性地列出了该系统的几个功能性元件●一光源，用于产生光束。●一聚光组件，用于收集光源产生的光束并提供一个或多个输出光。该聚光组件包括至少一个椭球面反射镜，并且最好是八个椭球面反射镜，用于将光源产生的光束反射至相应的八个出射端孔。●一光导组件，用于收集来自所述输出光的光束，并将其传输至一个共用出射端口。●一可选的光衰减器，用于提供对从光导组件共用出射端口出射的光的受控可调衰减。●一均化器(homogenizer)，用于捕获来自可选光衰减器，或者替代地，直接来自光导组件共用出射端口的的潜在非均匀光，并提供通过该均化器的出射端口区域的均匀照明。由该均化器产生的通过出射端口区域的照明并且具有频谱均匀特性以及角度均匀特性。注意均化器最好是斜削的，其输入口大于其输出口。●一光缆组件集合，用于捕获来自单个均化器出口的光束并将其分配至多个出口。●瞄准组件集合。每一个瞄准组件捕获由对应的光分发装置出射端口发出的光并投射对准性改善了的光●一转角组件集合，用于捕获由准直元件投射的准直光束并在保持其准直的同时以具有空间效率的方式改变其传播方向。●一波导背光装置，用于捕获来自转角组件的准直光束并将其投射至背面光出射面的法线方向。●一液晶显示器(LCD)，用于透射由背光装置投射的准直光束并且通过LCD区域对其进行空间调制，且在非单色应用场合进行频谱调制，以形成图象。●一观察屏，用于透射由LCD投射的光束并将其去准直(或散射)，以投射LCD图象使其能够在一个宽范围的观察角被看见。根据本专利技术的该实施例，该系统还包括一个或多个光管(例如固体柱棒，或者替代地，方形或矩形截面柱棒)，其中各光管耦合至聚光组件的相应出射端孔。光管用于降低由聚光组件产生的热量会聚和紫外辐射，而这否则会完全分散在通向均化器的光导中。光管最好由可见光透明耐热材料制成，例如玻璃、熔融石英或蓝宝石。另外，各光管最好涂覆以介电红外反射层、或者紫外反射层或者其组合。根据该实施例的另一方面，波导具有锯齿形或截削锯齿形的下表面，用于将光束根据锯齿形和截削锯齿形表面的尺寸和形状以既定的方向导引出波导。根据该实施例的再一个方面，该系统包括一个用于重新导向光束的装置，例如转角棱镜组件，位于波导之前。例示性地，该组件具有一个或多个棱镜，其中各棱镜具有一个入射表面，一个出射表面，并且在存在多个棱镜的情况下，还包括位于棱镜之间的界面(例如薄粘合剂或粘合间隙)，以提高组件的光处理效率。特别地，该粘合剂最好具有小于相邻棱镜折射率的折射率。根据该实施例的再一个方面，该系统包括一个机电光衰减器，用于衰减入射至均化器的光束。该光衰减器位于均化器入口的紧前面，构造成具有从300∶1至88,500∶1的衰减比。该光衰减器包括一对孔径板，其中各孔径板具有菱形孔径。其一可以包括一个滤波片于其中。然而，也可以构造不同形状的孔径以提供同样的功能。根据该实施例的再一个方面，该系统还包括一个准直器阵列，位于转角棱镜组件的紧前面，用于对均化光束进行准直。例示性地，该准直器包括一个锥形腔阵列，其中该阵列的锥形腔具有圆形、方形、或三角形或者其组合的截面。图2B为根据本专利技术的包含其它外围装置的附图说明图1A平板显示系统一部分的方框图2C为根据本专利技术的专用对准垫片的底视图；图3表示根据本专利技术的图1A平板显示系统中可选采用的光衰减器装置；图4A、4B和4C分别为根据本专利技术的图1B和1C的聚光组件的侧立面图、等比图和组装图；图5为根据本专利技术一个实施例的图1A平板显示系统的灯源和冷却组件；图6为根据本专利技术另一实施例的图1A平板显示系统的灯源和冷却组件；图7为根据本专利技术再一实施例的图1A平板显示系统的灯源和冷却组件；图8为根据本专利技术的图1A平板显示系统的均化器的透视图；图9表示根据本专利技术一个实施例的图1A平板显示系统的方形准直器阵列实施例；图10A表示根据本专利技术一个优选实施例的图1A平板显示系统的准直元件阵列的细节实施例；图10B表示根据本专利技术一个替代实施例的图1A平板显示系统的准直元件阵列的细节实施例；图11表示根据本专利技术另一个实施例的图1A平板显示系统的密封三角空气腔准直器阵列的实施例；图12表示根据本专利技术一个实施例的图1A平板显示系统的转弯组件的实施例；图13表示根据本专利技术一个实施例的含有波导的图12转弯组件的实施例；图14表示根据本专利技术的图1A平板显示系统的波导；图15表示根据本专利技术一个实施例的图1A平板显示系统的具有锯齿表面的波导的下表面；图16表示根据本专利技术另一个实施例的图1A平板显示系统的具有截削锯齿表面的波导的下表面；图17表示具有纯粹阶形表面或截削表面的波导的传统下表面；图18表示根据本专利技术的具有圆柱状玻璃棒和套筒的图1A平板显示系统一部分的侧视图；以及图19表示根据本专利技术的图18圆柱状玻璃棒。专利技术的详细描述在一个说明性实施例中，本专利技术为一种高亮度、一英寸厚的显示系统，尽管也可以采用其它厚度的显示系统。根据本专利技术，照明光源远离显示装置，例如LCD及其附属波导、观察屏，和背面光(如果显示装置是透射式的)。该显示装置可以是发射式的、透射式的或反射式的。下面从光学和机械角度说明该显示器。图1A中画出了根据本专利技术的平板显示系统5的示意方框图，而图1B、1C、2A和2B画出了显示系统5的各部分。后面将会说明，这些部分包括包含在远程封装盒中即远离显示装置的外围装置。应当理解，显示系统5仅仅是示意性的，图中各部件的相对尺寸、位置，以及形状都只是为了便于讨论。如图1A-C及2A和2B中所示，显示系统5包括一聚光组件20，后面将参照图4A、4B及5-7详细说明，用于会聚来自光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于照明显示器的系统，包括： 一光源，用于产生光束； 一聚光组件，用于聚集来自光源的光束并提供输出光； 一均化器，响应于所述聚光组件聚集的光束，用于将所聚集光束加以均化；和 一波导，响应于从所述均化器接收的均化光束，用于将该均化光束传输至所述显示器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RJ萨克曼诺，IB斯泰纳，MG比默，
申请(专利权)人：联合讯号公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]